Какую линзу используют для объектива телескопа

ТЕЛЕСКОПЫ

Телескоп – это оптический прибор предназначенный для наблюдения небесных тел. Иногда телескопы используют для наблюдения наземных объектов на средних и дальних расстояниях.

FORTUNA.ARMY MARKETING AGENCY имеет многолетний опыт продаж, поддержки и первичных консультаций покупателей. Наш ассортимент — более 5 производителей и десятки моделей каждого производителя тепловизоров для охоты. Нижеприведенная инфографика поможет вам получить сведения о том, какие бывают тепловизионные приборы для охоты и чем руководствоваться при выборе тепловизора.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Как устроены телескопы различных оптических схем?

Оптический телескоп предназначен для того, чтобы с его помощью наблюдать далёкие небесные объекты. Если перевести это слово с греческого языка на русский, оно будет означать «наблюдаю далеко».

Начинающие астрономы-любители, безусловно, интересуются тем, как устроен телескоп и какие виды этих оптических приборов существуют. Новичок, придя в магазин оптики, часто спрашивает продавца: «А вот этот телескоп во сколько раз увеличивает?» Кому-то следующее утверждение может показаться удивительным, но сама постановка вопроса является некорректной.

Что такое линза Барлоу и зачем она нужна

Линза Барлоу – неотъемлемая часть «вооружения» практически любого астронома-любителя, наблюдающего небо в телескоп. Зачастую она идет в комплекте с телескопом, хотя и не всегда. Это очень простое приспособление позволяет повысить увеличение в несколько раз и увеличить ассортимент увеличений без покупки дополнительных окуляров.

Кстати, изобрел эту штуку английский математик и физик Питер Барлоу, живший в XVIII – XIX веках. Он известен многими работами по сопромату, теории чисел, и т.д.

Дело не в увеличении?

Есть люди, которые думают, что чем больше увеличивает телескоп, тем «круче». Кто-то считает, что он приближает к нам удалённые объекты. И то, и другое мнение является ошибочным. Основная задача этого оптического инструмента — собрать излучение волн электромагнитного спектра, к которым относится и свет, видимый нами. Кстати, в понятие электромагнитного излучения входят и другие волны (радио-, инфракрасные, ультрафиолет, рентген и т. д.). Современные телескопы могут улавливать все эти диапазоны.

Итак, суть функций телескопа заключается не в том, во сколько раз он увеличивает, а в том, какое количество света он может собрать. Чем больше света соберёт линза или зеркало, тем чётче будет нужная нам картинка.

Для создания хорошего изображения оптическая система телескопа концентрирует световые лучи в одной точке. Она называется фокусом. Если свет не будет сфокусирован в ней, мы получим размытую картинку.

Телескопы в настоящее время в стадии строительства

3. Гигантский Магелланов Телескоп

Диаметр: 24,5 м
Расположение: Валленар, Чили
Предполагаемое завершение: 2025

На данный момент строится около десятка чрезвычайно больших телескопов, и одним из них является гигантский телескоп Магеллана.

В конечном итоге он будет иметь семь одинаковых сегментов шириной 8,4 м, образующих основное зеркало, однако начнется с четырех. Эти сегменты будут расположены симметрично с одним в центре.

Ожидается, что телескоп достигнет разрешающей способности изображения примерно в десять раз больше, чем у космического телескопа Хаббла. Ожидается, что весь проект будет стоить около 1 миллиарда долларов.

2. Тридцатиметровый телескоп

Диаметр: 30 метров
Расположение: Мауна-Кеа, Гавайи
Предполагаемое завершение: 2027

Тридцатиметровый телескоп (TMT) – это очень амбициозный проект астрономического телескопа, включающий сегментированное первичное зеркало шириной 30 метров и два меньших, последующих зеркала, чтобы увеличить его общую емкость. После завершения, он, возможно, станет вторым по величине телескопом в мире.

Телескоп предназначен для работы в диапазоне длин волн от ближнего ультрафиолетового до среднего инфракрасного диапазона и будет оснащен системой многоконъюгатной адаптивной оптики, которая позволит исследователям наблюдать астрономические объекты без большинства атмосферных помех.

Проект осуществляется рядом международных частных и государственных исследовательских институтов, в том числе Caltech и Национальной астрономической обсерваторией Японии.

Местоположение проекта вызвало серьезные общественно-политические волнения на всей территории Гавайев. В настоящее время в Мауна-Кеа находится 13 различных обсерваторий, занимающих более 500 акров охраняемых земель (которые имеют культурное значение среди местных жителей).

1. Европейский чрезвычайно большой телескоп

Диаметр: 39,3 метра
Расположение: Серро Армазонес, Чили
Предполагаемое завершение: 2024

Если все пойдет по плану, к 2024 году Европейский экстремально большой телескоп (ELT) станет самым большим телескопом в мире. Он сможет собирать в 13 раз больше света, чем любой другой оптический телескоп, существующий сегодня, и полученные изображения будут в 16 раз острее, чем те, которые были захвачены космическим телескопом Хаббла.

Помимо гигантского 39-метрового основного зеркала (состоящего из 798 шестиугольных сегментов), телескоп будет использовать четыре дополнительных зеркала для улучшения качества изображения и адаптивной оптики. ELT будет искать отдаленные внесолнечные планеты, анализировать сверхмассивные черные дыры, самые ранние галактики во вселенной с большей глубиной и точностью.

Его продвинутый набор инструментов позволит астрономам обнаруживать органические молекулы и воду вблизи молодых звезд, что поможет им больше узнать об эволюции планет. Первая фаза телескопа, вероятно, будет стоить около 1 миллиарда евро.

Принцип действия линзы Барлоу

По сути, линза Барлоу представляет собой просто отрицательную линзу, которая не собирает свет в точке фокуса, а наоборот, рассеивает его. Конечно, конструктивно это не просто одна простейшая отрицательная линза, а склейка – ахромат, которая дает минимум искажений.

Если поставить такую линзу перед фокусом объектива, то благодаря действию линзы Барлоу его фокусное расстояние увеличится.

Линза Барлоу - принцип действия

Принцип действия линзы Барлоу.

Линзы Барлоу, выпускаемые сейчас, маркируются кратностью – 2x, 3x, 5x. Кратность показывает, во сколько раз увеличивается фокусное расстояние объектива благодаря этой линзе Барлоу. Что это дает?

Типичная 2-х линза Барлоу.

Типичная 2-х линза Барлоу.

Как известно, увеличение телескопа рассчитывается очень просто – делим фокусное расстояние объектива на фокусное расстояние окуляра. Например, имея объектив с фокусным расстоянием 900 мм, и окуляр с фокусным расстоянием 10 мм, получим увеличение 900/10 = 90х. Если используем окуляр на 25 мм, то получим увеличение 900/25 = 36х. Это пример с телескопом Synta Sky-Watcher 909, у которого как раз такой объектив и пара таких окуляров в комплекте. Для любого телескопа увеличение рассчитывается таким же образом.

Установив впереди окуляра линзу Барлоу, мы как бы «разогнем» сходящийся световой пучок от объектива, тем самым отодвинув его фокус. Например, если для объектива с фокусным расстоянием 900 мм применить 2х линзу Барлоу, то это фокусное расстояние удвоится и составит уже 1800 мм. Если мы посчитаем теперь увеличение телескопа, то увидим, что оно увеличилось тоже:

  • для 10-мм окуляра увеличение было 900/10 = 90х, а стало 1800/10 = 180х;
  • для 25-мм окуляра увеличение было 900/25 = 36х, а стало 1800/25= 90х.

Таким образом, имея всего пару окуляров, мы можем получить такие увеличения – 36х, 90х, 180х. 10-мм окуляр без линзы Барлоу и 25-мм окуляр с линзой дают одинаковое увеличение 90х, поэтому получилось только три варианта, хотя при другой комбинации окуляров их может получиться четыре. Таким образом, каждый окуляр в наборе позволяет получить два увеличения – с линзой Барлоу и без нее.

Соответственно, 3х линза Барлоу увеличивает фокусное расстояние объектива в 3 раза, а 5х – в 5 раз. Во столько же раз возрастает и увеличение, однако здесь надо знать меру. Например, для объектива диаметром 90 мм максимальное полезное увеличение составит 90*2 = 180х, и при большем увеличении изображение обычно становится только хуже.

ЧТО МОЖНО УВИДЕТЬ В ТЕЛЕСКОП

C увеличением 30–125х позволяет увидеть лунные кратеры от 7км в диаметре, звёздные скопления и яркие туманности.

До 200х позволяет увидеть фазы Меркурия, лунные борозды 5,5км в диаметре, кольца и спутники Сатурна.

До 300х позволяет увидеть лунные кратеры от 3км изучать облачности Марса, сотни звёздных галактик, ближайших планет.

До 400х позволяет увидеть лунные кратеры 1,8км, пылевые бури на Марсе.

До 600х и более позволяет увидеть спутники Марса, детали лунной поверхности 1,5км, тысячи созвездий и галактик с возможностью изучения их структуры.

Луна в телескоп Лунную поверхность можно наблюдать из любого телескопа. Телескопы с диаметром объектива в 50мм позволят увидеть лунные кратеры от 5км в диаметре. Телескопы с диаметром объектива 200мм и более позволяют увидеть объекты величиной до 600м, горные цепи и уникальные цепочки метеоритных кратеров.

Планеты в телескоп Планеты рекомендуется наблюдать в телескопы с диаметром объектива от 75мм и более. Для наблюдения ярких планет, таких как Венера, Марс и Юпитер, рекомендуется также использовать светофильтры.

Телескопы с автонаведением Это телескопы с подвижным электроштативом. Штатив передвигает телескоп в зависимости от нажимаемых на пульте кнопок или выполняет программу слежения за звёздными телами. Специальные программы позволяют телескопу найти звезду, туманность или галактику. Телескопы с автонаведением работают на основе специальных программ требующих калибровки или GPS приёмника.

Какими бывают телескопы?

Как устроен телескоп? Различают несколько основных их видов:

  • рефракторы. В конструкции рефрактора используют только линзы. Его работа основана на преломлении световых лучей;
  • рефлекторы. Они полностью состоят из зеркал, при этом, схема телескопа выглядит так: объектив — это главное зеркало, а есть ещё и вторичное;
  • катадиоптрики или смешанного типа. Они состоят как из линз, так и из зеркал.

Как работают рефракторы

Оптическая схема рефрактора

Объектив любого рефрактора выглядит в виде двояковыпуклой линзы. Её задача — сбор световых лучей и концентрация их в одной точке (фокусировка). Увеличение исходного изображения мы получаем через окуляр. Линзы, которые используют в современных моделях телескопов, являются сложными оптическими системами. Если ограничиться применением только одной крупной линзой, выпуклой с двух сторон, это чревато сильными погрешностями получаемого изображения.

Во-первых, изначально лучи света не могут чётко собраться в одну точку. Такое явление получило название сферической аберрации, в результате которой невозможно получение картинки с одинаковой резкостью на всех её участках. При использовании наведения можно увеличить резкость в центре изображения, но мы получим размытые края — и наоборот.

Кроме сферической, рефракторы также «грешат» хроматической аберрацией. Искажение цветового восприятия происходит потому, что в состав света, исходящего от космических объектов, входят лучи разного цветового спектра. Когда они проходят сквозь объектив, то не могут преломляться одинаково, следовательно, рассеиваются по разным участкам оптической оси инструмента. Результатом становится сильное искажение цвета получаемого изображения.

Специалисты-оптики хорошо научились «бороться» с аберрациями разного рода. С этой целью они изготавливают оптические системы рефракторов, состоящие из разных линз. Таким образом коррекция картинки становится реальной, но усилий подобная работа требует немалых.

Плюсы и минусы применения линзы Барлоу

Про возможность получения большего набора увеличений и пользу при фотосъемке уже говорилось, но это еще не все.

Многие окуляры не очень хорошо работают на светосильных телескопах — с большим диаметром объектива при коротком фокусном расстоянии. Использование линзы Барлоу создает для них более благоприятные условия, из-за чего вносимые окуляром аберрации (искажения) даже уменьшаются, что делает изображение более четким.

Иметь в своем наборе линзу Барлоу хорошо и тем, что она позволяет получить большие увеличения, ради которых не стоит покупать отдельный окуляр. Бывает, атмосфера настолько спокойная, что использование увеличений больше предельных для телескопа все равно позволяет получить качественное детализированное изображение.

Недостатки у линзы Барлоу тоже есть, и они довольно серьезные. До сих пор многие спорят, нужно ли вообще использовать это приспособление или нет. Главный минус — линза Барлоу вносит свои искажения, в том появляется астигматизм и искривление по краям поля зрения. У сверхширокоугольных окуляров может появиться эффект виньетирования – затемнение по краям, и даже обрезаться поле зрения. Использование соответствующего короткофокусного окуляра всегда лучше, чем использование связки окуляр + линза Барлоу.

Искажения меньше, если использовать линзу Барлоу с небольшой кратностью – 1.5 – 2х. Чем больше кратность, тем хуже изображение, особенно по краям.

Немаловажный фактор для развития предубежденности против использования линзы Барлоу – часто встречается отвратительное качество. Те линзы, что идут в комплекте с небольшими бюджетными телескопами, как правило, очень плохие. Зачастую они не имеют даже просветляющего покрытия, и даже линзы изготовлены из пластика. Поэтому использование такой линзы Барлоу дает совсем не тот эффект, который от нее ожидается – изображение портится, и рассмотреть что-то удается разве что на Луне. Однако качественная линза Барлоу – это совсем другое дело, и польза от нее может быть немалая. Обычно приходится покупать ее отдельно, но стоимость ее гораздо меньше, чем у окуляра.

Принцип работы рефлекторов

Оптическая схема рефлектора

Появление телескопов-рефлекторов в астрономии неслучайно, так как хроматическая аберрация у «зеркалок» отсутствует вовсе, а сферические искажения можно откорректировать, изготовив главное зеркало в форме параболы. Такое зеркало получило название параболического. Вторичное зеркальце, которое тоже входит в его конструкцию, предназначено для того, чтобы отклонять лучи света, отражаемые главным зеркалом и выводить картинку в верном направлении.

Именно главное зеркало, имеющее форму параболы, обладает уникальным свойством чётко сводить все световые лучи в один фокус.

Зеркально-линзовые телескопы

Оптическая схема катадиоптрика

В оптическую конструкцию зеркально-линзовых телескопов входят и линзы, и зеркала одновременно. В качестве объектива здесь служит зеркало сферической формы, а линзы предназначены для устранения всех возможных аберраций. Если сравнить зеркально-линзовые телескопы с рефракторами и рефлекторами, можно сразу обратить внимание на то, что у катадиоптриков короткая и компактная труба. Это обусловлено системой многократного переотражения световых лучей. Если использовать разговорный язык астрономов-любителей, фокус у таких телескопов словно находится в «сложенном состоянии». Благодаря компактности и лёгкости катадиоптриков они пользуются высокой популярностью в астрономической среде, однако стоят такие телескопы гораздо дороже, чем простой рефрактор или обычная «зеркалка» системы Ньютона.

Нужно ли приобретать линзу Барлоу?

Конечно, если выбирать, как лучше получить нужное увеличение – покупкой соответствующего окуляра или линзы Барлоу, выбор должен быть однозначным – покупать окуляр. Это позволит получить нужное увеличение при максимально возможном качестве картинки.

Для больших телескопов это приспособление не особо актуально, а вот именно для самых бюджетных пригодится.

Выше были перечислены ситуации, когда линза Барлоу все-таки полезна. Обобщим:

  • Когда нет возможности под каждое увеличение покупать дорогостоящие окуляры (а дешевые обычно плохого качества). Линза Барлоу удваивает возможности каждого имеющегося окуляра. С использованием разгонных втулок разной длины можно получать самые разные увеличения.
  • Когда нужного короткофокусного окуляра может и не быть в природе – в случае короткофокусного телескопа с приличной апертурой.
  • Когда нужно крепить фотокамеру, линза Барлоу очень полезна. Она позволяет получить нужную кратность изображения. Можно даже выкрутить саму линзу, и использовать только втулку с Т-адаптером.

Кроме того, уже говорилось, что линза Барлоу иногда может положительно влиять на работу окуляра, и уменьшать его искажения. В итоге картинка не только не портится, а даже улучшается. Кстати, фото Луны на заставке в начале статьи сделано с использованием 2х линзы Барлоу — качество, как видно, вполне приличное.

Вот такая вот полезная мелочь, эта линза Барлоу, легко и просто расширяющая возможности небольшого телескопа. Однако покупать ее где попало тоже не стоит, иначе можно приобрести китайскую поделку с низкокачественной пластиковой оптикой. Обычно достаточно купить 2x линзу Барлоу – самый распространенный вариант. Советую почитать про линзу Барлоу с алиэкспресс, которая имеет довольно хорошее качество и стоит недорого.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий